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1、第第2节细胞器节细胞器系统内的分工合作系统内的分工合作要点探究要点探究栏目导航课课前前导导学学实验实验平台平台走近高考走近高考基础梳理一、细胞器之间的分工【思维激活1】细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的成分与功能相同吗?提示:不相同。细胞质基质含有多种成分,为生命活动提供了重要的代谢反应场所及所需的物质和一定的环境条件;线粒体基质含有有氧呼吸第二阶段所需的物质;叶绿体基质含有暗反应所需的物质。二、细胞器之间的协调配合1.分泌蛋白和胞内蛋白种类比较分泌蛋白胞内蛋白合成场所附着在内质网上的核糖体游离的核糖体作用场所细胞外细胞内实例消化酶、抗体、蛋白质类激素呼吸酶等2.分泌蛋白的合成、加工、运输、
2、分泌合成场所:附着在内质网上的核糖体加工运输:高尔基体(细胞器)具转运功能分泌:包裹着分泌蛋白的囊泡与细胞膜融合,将蛋白质分泌到细胞外【思维激活2】分泌蛋白分泌到细胞外是哪一种运输方式?体现了细胞膜的什么特点?提示:分泌蛋白分泌到细胞外的运输方式为胞吐,需要消耗能量,体现了细胞膜具有流动性的特点。三、细胞的生物膜系统1.概念:内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。知识导图要点探究探究点 一 细胞的亚显微结构细胞的亚显微结构问题引领:(1)不同细胞中所含的细胞器是否相同?(2)线粒体与叶绿体在结构和功能上的异同点有哪些?1.八种细胞器按
3、不同角度分类比较八种细胞器按不同角度分类比较2.线粒体和叶绿体的比较线粒体和叶绿体的比较线粒体叶绿体不同点结构增大膜面积的方式内膜向内腔折叠形成嵴由囊状结构的薄膜堆叠而成基粒完成的生理过程有氧呼吸的主要场所,完成有氧呼吸的第二、三阶段光合作用的场所,完成光合作用的全过程所含的酶种类与有氧呼吸有关的酶,分布于内膜和基质中与光合作用有关的酶,分布于类囊体薄膜和基质中相同点均具有能量转换功能;均具有双层膜结构;均含有少量DNA,与细胞质遗传有关;均能产生水,也消耗水;共同参与自然界中的碳循环在不同的细胞中,细胞器的种类和含量不同:(1)根尖分生区、成熟区等根部和其他不见光的部位的细胞都无叶绿体,并且
4、分生区细胞无大液泡,是观察有丝分裂的好材料。(2)蛔虫的体细胞和人的成熟红细胞无线粒体(只进行无氧呼吸,原料葡萄糖,产物乳酸),且人的红细胞无细胞核,不再进行分裂,是提取细胞膜的首选材料。(3)肾小管细胞、心肌、肝脏等部位细胞因代谢旺盛,线粒体含量多;一些合成消化酶(如肠腺)、蛋白质类激素(如胰岛)或抗体的细胞,核糖体、高尔基体多。(4)癌细胞因无限增殖,不断合成蛋白质,故核糖体多且代谢旺盛,核仁较大。【例1】(2012济南外国语学校质检)如图表示某细胞的部分细胞器。下列有关叙述正确的是()A.该图是电子显微镜下看到的结构B.结构可以直接将葡萄糖分解成二氧化碳和水C.此细胞不可能是原核细胞,只
5、能是动物细胞D.结构主要附着在结构上思维导引思维导引:1.电子显微镜观察到的细胞有何特点?2.原核细胞与真核细胞的根本区别在哪?3.根据细胞中含有的细胞器怎样区分动植物细胞?解析:电子显微镜能观察到细胞器的内部结构,A项正确;是线粒体,只能将丙酮酸分解成二氧化碳和水,B项错;此结构中含有细胞核,属真核细胞,低等植物细胞中也含中心体,C项错;是核糖体,主要附着在内质网上,而是高尔基体,D项错。答案:A。规律方法显微结构、亚显微结构、原核、真核细胞及动、植物细胞结构图像的辨别方法:(1)显微、亚显微结构图像的判断(2)真核细胞、原核细胞图像的判断有核膜(或有核膜围成的细胞核),则为真核细胞。无核膜
6、,则为原核细胞。(3)动植物细胞图像的判断【迁移应用】(2012北京朝阳区期中)对绿色植物细胞某细胞器组成成分进行分析,发现A、T、C、G、U五种碱基的相对含量分别约为35%、0、30%、20%、15%。推测该细胞器能完成的生理活动是(D)A.吸收氧气,进行有氧呼吸B.发出星射线,形成纺锤体C.利用光能,完成光合作用D.结合mRNA,合成蛋白质解析:由碱基含量知该细胞器含U而不含T,因此该细胞器所含核酸只有RNA,完成A选项的细胞器为线粒体,含DNA;B为中心体,不含核酸;完成C项为叶绿体,含有DNA;完成D项的细胞器为核糖体,只含有RNA。探究点 二生物膜及系统内的分工合作生物膜及系统内的分
7、工合作问题引领:(1)细胞内哪些结构属于生物膜系统?(2)生物膜系统各结构间在结构和功能上有何联系?1.生物膜系统的组成生物膜系统的组成2.生物膜之间的联系生物膜之间的联系(1)组成联系:不同生物膜的组成成分有统一性,都由脂质、蛋白质和少量糖类组成;不同生物膜具有差异性,相同成分的比例不同。(3)功能联系(分工、合作)(以分泌蛋白的合成和运输为例,用3H标记亮氨酸)(1)只有真核细胞才具备生物膜系统,原核细胞只有细胞膜,无生物膜系统之说。(2)组成生物膜系统的膜结构的化合物中一定有磷脂和蛋白质;化学元素一定有C、H、O、N、P。【例2】(2012湖北黄冈模拟)下面左图表示某淋巴细胞,膜外颗粒为
8、抗体;右图是该细胞在抗体分泌前几种生物膜面积的示意图,请据图回答:(1)此细胞与高等植物细胞相比,一定不含有的细胞结构是。(2)抗体的化学本质是。抗体从合成到分泌出细胞,经过的细胞结构依次是(用标号)。(3)此细胞中能发生碱基互补配对的细胞器是(填序号)。在抗体分泌的过程中要消耗能量,提供能量的场所是。(4)该细胞在抗体分泌前后几种生物膜面积将会发生改变,由此可说明,生物膜具有一定的流动性,请再举两例:(5)请你在上图中根据“抗体分泌前几种生物膜面积的示意图”画出抗体分泌后几种生物膜面积的示意图。思维导引思维导引:解析:(1)淋巴细胞与高等植物细胞相比,即动物细胞与高等植物细胞相比较,动物细胞
9、一定不含细胞壁、叶绿体和中央液泡。(2)抗体的化学本质是蛋白质,是分泌蛋白,其合成到分泌出细胞的过程,依次需经过核糖体内质网高尔基体细胞膜。(3)动物细胞中,能发生碱基互补配对的细胞器有线粒体、核糖体;可提供能量的场所有细胞质基质和线粒体。(4)生物膜具有流动性的例子很多,如变形虫的变形、细胞分裂、细胞融合等。(5)抗体分泌过程中,内质网膜脱落囊泡到达高尔基体上与之融合,再从高尔基体上脱落囊泡到达细胞膜,与细胞膜融合,这样内质网膜面积减少,细胞膜面积增多,高尔基体膜面积几乎不变。答案:(1)细胞壁、大液泡、叶绿体(2)蛋白质(3)细胞质基质、线粒体(4)白细胞吞噬细菌、细胞分裂、细胞融合(或原
10、生质体融合)、质壁分离等(其他合理答案也可)(5)如图:规律方法与分泌蛋白形成过程有关的图像题解题方法:第一步:熟悉常见图像:下图都表示分泌蛋白产生和分泌的过程,A图是细胞的局部,B图则是完整细胞。第二步:从图上识别出相应结构的名称,并熟悉各结构在分泌蛋白中的分工及相应作用。第三步:结合所学基础知识,理清生物膜面积的变化,熟记常考的分泌蛋白类型(消化酶、抗体、蛋白质类激素、血浆蛋白等),知道分泌蛋白排出细胞的方式胞吐,得出正确答案。实验实验:用高倍镜观察叶绿体和线粒体用高倍镜观察叶绿体和线粒体实实验基础实验基础实验基础1.实验原理(1)植物的绿色部位细胞中含叶绿体,可以用高倍显微镜直接观察它的
11、形态和分布。(2)线粒体无色,可用健那绿染液染色后,在高倍显微镜下观察到生活状态的线粒体的形态和分布。该染液是专一性染线粒体的活细胞染料,可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色,而细胞质接近无色。2.实验步骤实验步骤(1)叶绿体的观察制片:在洁净的载玻片中央滴一滴清水,用镊子取一片藓类的小叶或者取菠菜叶稍带 些叶肉的下表皮,放入水滴中,盖上盖玻片低倍镜观察:在低倍镜下找到叶肉细胞高倍镜观察:转动转换器,调节细准焦螺旋,仔细观察叶肉细胞内叶绿体的形态和分布情况(2)线粒体的观察制片:在洁净的载玻片中央滴一滴健那绿染液,用消毒牙签从自己漱净的口腔内侧壁 轻刮下碎屑,在染液中涂抹几下后,盖上盖玻片低倍镜观察
12、:找到口腔上皮细胞后换高倍镜高倍镜观察:线粒体蓝绿色,细胞质近无色方法透析1.显微观察类实验应注意的问题显微观察类实验应注意的问题(1)注意取材:根据观察对象选用合适的材料。观察叶绿体,最好选用细胞内叶绿体数量较少、体积较大、叶片薄的植物细胞。如选择苔藓或黑藻叶片,可直接在显微镜下观察其单层细胞的部位,若用菠菜等高等植物叶片,撕取的表皮上一定要带有些叶肉细胞,因为叶表皮细胞没有叶绿体。观察线粒体要选择无色的细胞,如口腔上皮细胞。(2)注意材料处理:根据不同材料,不同的观察对象,做不同的材料处理,如浸泡、染色、解离、保持生活状态等。本实验中要保持细胞的生活状态,临时装片应随时保持有水状态,并且观
13、察线粒体时需染色。(3)注意制片方法在观察类实验中常采用临时装片制作技术等。临时装片制作有装片法、压片法和切片法。本实验用到的是装片法。装片法:把某些微小生物,如草履虫、衣藻等,或某些大型生物的一部分,如人体口腔上皮细胞,植物叶片的表皮细胞从整体上取下,不作任何处理直接制成装片。其过程是:将材料在载玻片上的水滴中展平;放盖玻片时应从一侧慢慢盖在水滴上,防止产生气泡;染色或改变溶液浓度时,从一侧滴染色液或溶液,另一侧用吸水纸吸引。2.叶绿体、线粒体的分布及原因分析叶绿体、线粒体的分布及原因分析(1)叶绿体的形态和分布都有利于接受光照,完成光合作用。叶绿体呈椭球形或球形，可以减少运动时的阻力,利于
14、叶绿体的运动。叶绿体在细胞质中散乱地分布,相互不重叠,有利于每一个叶绿体都充分接受光照。叶绿体在细胞中的运动又有利于其内部的每一个基粒充分接受光照。叶绿体在不同的光照条件下可以运动,改变椭球体的方向,这样既能接受较多的光照,又不至于被强光灼伤。(2)在高倍镜下可以看到被健那绿染液染成蓝绿色的线粒体均匀地分布在口腔上皮细胞的细胞质中,线粒体形态多样,有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。但不是所有细胞中的线粒体都均匀分布,如精子中围绕鞭毛分布、小肠上皮细胞中分布在细胞的两端等。总之,线粒体分布在细胞功能旺盛的区域。命题设计现有如下材料和用具,欲观察植物细胞叶绿体的形态和分布,及光照强弱对叶绿体分布的
15、影响,请选择最理想的材料完成实验并回答问题。材料和用具:藓类的小叶、菠菜叶、棉花叶、玉米叶、200W灯泡、25W灯泡、显微镜、载玻片、盖玻片、镊子等。(一)实验原理高等绿色植物的叶绿体主要存在于细胞的细胞质中,一般是绿色的、扁平的椭球形或球形,可以用倍显微镜观察它的形态和分布。(二)实验步骤(1)取材:选取最理想的材料是并均分为三份。该材料最理想的原因是。(2)将上述三份材料分别放在载玻片中的清水滴中,盖上盖玻片,制成临时装片。(3)将三个临时装片分别放在200W、25W的白炽灯和暗处,处理5min。(4)观察:先用观察,找到相应的细胞,然后转动,换上镜,调节使视野亮度适宜,最后调节,直到物像
16、清晰。(三)实验现象(1)叶绿体的形态:。(2)在弱光下,叶绿体以其面朝向光源,好处是在强光下,叶绿体以其面朝向光源,好处是解析:本题是观察细胞中叶绿体实验的拓展。其目的是探究温度对叶绿体分布的影响,可参考课本中的实验原理、实验过程、实验结果及分析来解答此题。答案:(一)叶肉高(二)(1)藓类的小叶藓类植物的叶子薄而小,叶片是单层细胞,叶绿体清楚,不需加工即可进行观察(4)低倍镜转换器高倍光圈细准焦螺旋(三)(1)扁平的椭球形或球形(2)椭球体的正便于接受较多的光照椭球体的侧不至于被强光灼伤1.(2011年安徽高考)AUG是甲硫氨酸的密码子,又是肽链合成的起始密码子。人体血清白蛋白的第一个氨基
17、酸并不是甲硫氨酸,这是新生肽链经加工修饰的结果。加工修饰的场所是(A)A.内质网和高尔基体B.高尔基体和溶酶体C.内质网和核糖体D.溶酶体和核糖体解析:人体血清白蛋白为分泌蛋白,在核糖体上合成后,进一步在内质网和高尔基体中加工、成熟。血清白蛋白中的第一个氨基酸并非起始密码子决定的甲硫氨酸,就是在这一加工修饰过程中被切除掉的结果。2.(2011年江苏高考)关于人体细胞结构和功能的叙述,正确的是(C)A.在细胞核内RNA能够传递和表达遗传信息B.核糖体是蛋白质合成和加工的主要场所C.线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜D.高尔基体与有丝分裂过程中纺锤体形成有关解析:RNA有多种,主要存在于细胞质中
18、,其中的mRNA能够传递遗传信息,故A错误;核糖体是蛋白质合成的场所,而不是加工的场所,故B错误;线粒体内膜有许多与有氧呼吸有关的酶,而外膜没有,故内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜,故C正确;中心体与有丝分裂中纺锤体的形成有关,故D错误。3.(2011年广东高考)小陈在观察成熟叶肉细胞的亚显微结构照片后得出如下结论,不正确的是(B)A.叶绿体和线粒体都有双层膜B.核糖体附着在高尔基体上C.内质网膜与核膜相连D.液泡是最大的细胞器解析:核糖体有游离核糖体和附着核糖体两类,附着核糖体附着在内质网上,故B错误。成熟叶肉细胞具有中央大液泡,是最大的细胞器,故D正确。在亚显微结构图像中可看出叶绿体和线粒体具有双层膜结构,内质网膜和核膜相连,A、C正确。4.(2011年四川高考)下列有关生物膜结构和功能的描述,不正确的是(B)A.植物原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性B.合成固醇类激素的分泌细胞的内质网一般不发达C.分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成D.生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新解析:本题考查生物膜的结构和功能,以及细胞器的结构和功能。因为内质网参与脂质的合成,而固醇类激素属于脂质,其分泌细胞的内质网应该发达,故B错误。